人才动态

湾区逐梦 | 路中华:打破“套路”求解千亿脑神经元之谜

时间:2019-08-16  来源:深圳商报记者 袁斯茹 文本大小:【 |  | 】  【打印

   【庆祝新中国成立70周年,献礼中科院建院70周年,深圳先进院推出“引领科学风尚 传承科学精神”系列人物报道,树立先进典型,凝聚榜样力量,讲述科技工作者的精彩故事及取得的最新成果,弘扬他们报效祖国、服务社会的奉献精神,求真务实、勇于创新的科学精神,不畏艰险、勇攀高峰的探索精神,团结协作、淡泊名利的团队精神。】

 

  大脑拥有近千亿个神经元,它们如何连?#26377;?#25104;神经环路并?#34892;?#24037;作,是脑科学一直探究的谜题。

  “人见了老虎会害怕,产生汗毛?#25925;?#30643;孔放大、拔腿?#22242;?#31561;一系列应激反应,都是由大脑里的神经环路控制的。”中国科学院深圳先进技术研究院脑所脑编辑中心主任路中华的研究,就是要?#19994;?#36825;些功能性神经环路,并解释其中?#33041;?#36716;原理。

深圳先进院脑所脑编辑中心主任路中华

  不仅如此,路中华还致力于脑疾病诊?#32454;?#39044;策略的开发。“自闭症、抑郁症、老年痴呆症等脑疾病,正困扰着越来越多人的生活,并带来沉重的社会负担。我们希望在攻?#33487;?#20123;疾病?#20808;?#24471;突破。”

  全新动物模型探究自闭症难题

  目前许多脑疾病?#22025;?#21150;法根治。以老年痴呆症为例,过去40年全世界投入了数千亿美元,但仍未?#19994;接行?#33647;物。

  路中华介绍,研究疾病有一个相对标准的“套路?#20445;?#39318;先制备一个动物模型,让动物患上同样的病;然后研究疾病机理,寻找治疗方法;如果能把动物的病治好,就可以尝试将同样的技术应用到临床试验,经有关部?#27966;?#23450;,确定疗效与安全?#38498;螅?#30456;关治疗方法将投入?#23548;?#36816;用。  

  但这种“套路”在脑疾病研究中却屡遇困难。“通常用来做疾病研究的传统模式动物如啮齿类动物,其大脑构造和人类差别较大,基于这类动物开发的治疗方法在临床中屡遭失败。”路中华?#25285;?#22240;此突破脑疾病研究,迫?#34892;?#35201;利用神经系统和人类更接近的动物制备模型,比如非人灵长类动物。这也是在‘套路’中寻求突破。”

神秘而复杂的人类大脑神经系?#24120;?#22270;片来自网络)

  路中华分享了突破“套路”的最新成果?#33322;?#24180;6月,深圳先进院脑认知与脑疾病研究所团队,依托深港脑科学创新研究,在所长王立平及副所长周晖晖带领下,和多个国际团队联合攻关,成功制备出新型模拟人类自闭症SHANK3基因突变的非人灵长类动物模型。

  自闭症是一种较为常见的、?#29616;?#30340;神经发育性疾病,主要症状为社交障碍、语言障碍和重复刻板行为,甚至伴有智力障碍。根据《中国自闭症教育康复行业发展状况报告》显示,目前中国自闭症患者已超1000万,其中0到14岁儿童患者愈200万,?#19968;疾?#29575;仍有上升趋势,目前医学界尚未探知其确切病因和发病机制。 

  “我们针对与自闭症发生高度相关的SHANK3基因进行深入研究,并发?#20013;?#24102;SHANK3突变的非人灵长类动物,出现了和自闭症人?#21512;?#20284;的行为以及大脑连接的异常。”路中华说道。 

该成果今年6?#36335;?#34920;于《自然》杂志

  这一模型的建立为自闭症机理的解析以及临床干预方法的发展奠定了重要基础,是近年来国际神经科学界在脑疾病动物模型研究方向取得的关键性突破之一。该成果以长文?#38382;?#21457;表于国际顶级期刊《自然》(Nature)杂志。

  给大脑活动绘一幅图

  路中华还分享了脑编辑中心团队的另一最新科研成果:研发出新一代的灵长类脑结构与功能图谱技术,?#30784;案?#22823;脑活动绘一幅图”。

  据介绍,在神经系统中,神经细胞之间相互连?#26377;?#25104;神经环路。神经环路以及神经连接的异常,在神经精神疾病的发生和临床表现中起到关键作用,其核心机制的解析是发展新的诊断方法和治疗策略的必要条件。脑结构与活动图谱技术,是解析脑在正常?#22270;?#30149;状态下环路与突触机制的基石和重要研究方向。

团队研究的脑结构与功能图谱技术

  目前,国际上尚无成熟高效地解析灵长类脑图谱的工具和方法,路中华课题组借助在低等模式生物中的研究成果,发展了新的脑图谱解析策略,开发了一系列灵长类神经环路示踪工具,成功实现了对灵长类动物脑图谱的示踪和绘制,?#22411;?#22635;补这一领域的空白。

  将科研点滴融入生活

  在2016年加入深圳先进院之前,路中华曾在美国?#37038;?#21957;觉方面的博士后研究,师从?#24403;?#23572;奖得主琳达·巴克,并在《科学》《自然》等国际顶级期刊上发表多篇论文。

  谈起他的研究,路中华?#24067;?#21270;身?#30772;?#36798;人,深入浅出,?#21578;?#36947;来。他随手从办公桌上拿出几根不同颜色的别针一字排开,“简单来?#25285;?#25105;们假设大脑嗅觉皮层里有很多不同颜色的开关,每个开关负责不同的功能。比如小鼠闻到了天敌的气息,就自动开启‘红色开关’,我们的研究就是要?#39029;?#27599;个‘开关’对应控制的行为。”路中华解释道。

路中华(左一)指导学生实验

  博士后研究结束后,路中华看到了脑科学及脑疾病研究的潜力,同时出于一直以来对神经科学的兴趣,他决定调整方向,重点研究脑疾病。当时深圳先进院已经搭建了相对完善的非人灵长类动物研?#31185;教ǎ?#34429;然在国外待了十几年,但还是感觉回国更有归属?#23567;薄?/p>

  科学原理神秘而复杂,但路中华非常善于用生动的比喻来解释自己的研究,例如,他将最近研究的帕金森疾病原理,比作患者大脑中控制运动的“油门”失灵,课题组的目标是给患者的大脑里装一个“假油门?#20445;?#24182;通过药物刺激,让患者大脑中的“刹车”和“油门”像正常人一样工作。

路中华研究员在SELF格致论道现场

  这种将科研融入生活点滴的习惯,也许和路中华对工作的投入有关,“我一周工作七天,几年来天天如此,不是因为我本人有多么勤奋,而是因为要完成的工作太多。我们的研究对攻克脑疾病来?#25285;?#20165;仅是万里长征开始的第一?#20581;!?#36335;中华最后表示。

  中共党员路中华:党员一定要严格要求自?#28023;?#36367;踏实实做好?#23616;?#24037;作,在科研工作中认真践行党的路线、方针和政策。

太阳征程闯关